Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра комплексной информационной безопасности электронно-

вычислительных систем (КИБЭВС)

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Отчет по лабораторной работе №2

По дисциплине «Теория электрических цепей»

Студент гр. 739-1 _______ Климанов М.Д. 04.05.2020 Руководитель: старший преподаватель кафедры КИБЭВС _________ Пехов О.В. 04.05.2020

Томск 2020

1. Введение

Цепью лабораторной работы является экспериментальная проверка расчетов, проводимых классическими методами (контурных токов, узловых потенциалов, наложения, двух узлов), на примере разветвленной цепи с тремя источниками питания.

2. Основные теоретические положения

2.1 Описание лабораторной работы

Внешний вид лицевой панели макета со схемой электрической принципиальной приведен на рис.1. Питание макета осуществляется от сети переменного то ка 220 В, 50 Гц.

Макет содержит три регулируемых источника питания и пять нагрузок в виде резисторов.

Напряжения источников питания регулируются с помощью потенциометров в диапазоне от 1,5 В до 9 В. Для управления режимами работы источников питания используются три переключателя SA1 ...SA3. В положении переключателя “Е” соответствующий источник включен в цепь; в положении “XX”(холостой ход) источник отключен, т.е. на его месте образуется разрыв цепи; в положении “КЗ” (короткое замыкание) источник отключен, а на его месте в цепи организуется закоротка. Значения сопротивлений резисторов приведены в таблице 1.

Таблица 1.

R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	R4, Ом	R5, Ом
300	150	150	300	200

Рисунок 1 – Макет

В ходе работы измерительные приборы используются в режиме вольтметра. Неправильное включение прибора в цепь может привести к травмам и повреждению приборов

2.2 Краткое теоретическое описание

Для сокращения количества уравнений в расчетах токов в цепи часто используется метод контурных токов, являющийся модификацией метода непосредственного применения правил Кирхгофа. При расчете токов этим методом вводят понятие контурного тока как тока в главной ветви независимого контура (главной считается ветвь, не входящая в состав других контуров). Уравнения составляются по второму закону Кирхгофа для независимых контуров, т. е. получается система уравнений с меньшим числом переменных, что является преимуществом метода контурных токов.

Для определения тока какой-либо ветви замерить с помощью вольтметра напряжение на соответствующем резисторе и, зная сопротивление резистора, пересчитать напряжение в ток по закону Ома. При измерениях необходимо учитывать полярность напряжений и токов, то есть каждый из двух шнуров вольтметра одинаково подключать к каждому из резисторов.

Второе правило Кирхгофа относится к контуру: Алгебраическая сумма напряжений на приемниках в любом контуре равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом же контуре.

Метод наложения (суперпозиции). Метод базируется на принципе суперпозиции. Метод наложения применим только для линейных электрических цепей, в которых результирующий ток в контуре или ветви может быть найден как алгебраическая сумма токов, создаваемых каждым из источников ЭДС в отдельности. По методу наложения в контурах или ветвях определяются частичные токи от действия отдельных источников ЭДС. При этом остальные источники ЭДС конечной мощности заменяются их внутренними сопротивлениями, а идеальные источники ЭДС закорачиваются. Если в рассматриваемой цепи имеются источники тока, то при определении частичных токов не участвующие в расчете идеальные источники тока размыкаются, а источники тока конечной мощности представляются их внутренними проводимостями. Метод наложения удобен при оценке влияния изменения параметров цепи на ее состояние.

Метод узловых напряжений является наиболее общим и широко применяется для расчета электрических цепей, в частности в различных программах автоматизированного проектирования электронных схем. Метод базируется на 1-м правиле Кирхгофа и законе Ома. Ток в любой ветви сложной цепи можно найти, определив разность потенциалов между узлами. Уравнения составляют на основании первого правила Кирхгофа. В них подставляют значения токов, выраженные по закону Ома для активной и пассивной ветвей. Число уравнений равно числу незаземленных узлов (n-1), если нет ветви с идеальным источником напряжения иначе nур=n-nи-1. Приняв потенциал одного из узлов (базисного или опорного) равным нулю, получим некоторые напряжения остальных узлов относительно базисного, называемые узловыми напряжениями. Частным (но распространенным) случаем являются схемы с активными и пассивными ветвями, содержащие всего два узла, т.е. схемы с параллельным соединением ветвей. В этом случае определяется всего одно напряжение между узлами, а затем рассчитываются токи в ветвях, не содержащих источники тока.